“土壤医生”问诊“营养过剩”难题

“多一些像钱教授这样的‘土壤医生’，我们发展新农业、建设新农村的底气就会更足。”日前，苏北大棚种植大户老李望着满车的丝瓜、芹菜等农产品，笑得合不拢嘴。可谁曾想到，在扬州大学教授钱晓晴带领新技术驻村前，这里的大棚生产差点颗粒无收。

近年来，随着大棚作物种植年限的增加，瓜菜生产普遍会出现“高产高效”变成“低产低效”的现象。为此，钱晓晴组织土壤改良创新团队，通过团队多年攻关，对症下药，从根本上解决了设施菜地土壤次生盐渍化问题，同时还全方位地提高了土壤的综合肥力，产生了良好的经济效益、社会效益和生态效益。

瓜棚生产“营养过剩”

当前，大棚瓜菜生产在我国发展极为迅速，逐渐成为了农民增收、农业增效的重要渠道。不少瓜农为了促进生产，加大肥料等农资使用，却进入了“越施肥越不长，越不长越施肥”的怪圈。

为什么大棚瓜菜连续种植几年后，就出现植物不长的情况？钱晓晴告诉《中国科学报》记者：“大棚土壤缺少雨水淋洗，养分经常随蒸发水移到表层。施用过多的肥料，如果不能全部被植物及时地吸收利用，就会在土壤中很快积累起来。”

此外，瓜菜是特别喜肥又耐肥的植物。有些瓜菜在土壤养分大量积累，甚至轻度盐渍化情况下，生长更快，长出的果实更香、更甜。因此，不少农民认为肥料越足，产量越高。为获得高收益，大棚种植中的肥料投入量常是露天栽培的数倍，导致盐分在土壤表层积累。

瓜棚生产“营养过剩” 会直接引发土壤次生盐渍化、酸化、养分供应严重失衡、有害生物增加等土壤微生态环境的破坏。团队的实验数据表明，每亩田残留的化学肥料只要达到200公斤，就可以使表层5厘米土壤中盐分离子的浓度达到0.5%，部分植物生长即受到影响，因为多数瓜菜植物适宜的肥料离子总浓度在0.1%到0.3%。

“发生次生盐渍化的土壤会引发多种问题，不仅导致瓜果蔬菜存活率低，还造成作物大面积减产、品质恶化，直接影响瓜果市场供求和百姓健康。” 土壤改良创新团队核心成员、高级农艺师盛海君说，一般情况下，将土壤中大量存在的硝酸盐浓度适当降下来，就能为植物生长提供基本条件。

破解土壤次生盐渍化

目前，虽然国内外已有水洗除盐、水旱轮作等多种缓解蔬菜大棚土壤次生盐渍化危害的方法，但或多或少都存在着浪费氮素等养分资源和二次污染环境的问题。

破解土壤次生盐渍化难在哪？团队发现，由于过量施用氮肥造成硝酸根等离子在土壤表层的过多累积，硝酸盐积累往往还伴随着土壤酸化问题。对于这类土壤的修复应对症下药，从养分平衡角度出发，将多余的硝酸根暂时转化为有机物质供后期再利用，既适当降低土壤中硝酸根离子含量，又明显改善土壤结构和土壤酸碱性。

团队根据微生物的碳氮互作原理发现，土壤中发生硝酸根积累与缺乏有效的碳源来平衡有密切关系。从理论上讲，只要土壤中存在合适的碳源，在微生物的参与下，无机氮就会被同化转变成有机态氮，这个过程既可降低土壤溶液中的硝酸根含量，同时也会通过增加土壤有机质含量，减少盐分进入土壤溶液的量，从而降低盐毒害。

2012年4月，团队开始对江苏省部分地区大棚土壤“营养过剩”进行调研，研究了“营养过剩”引发的次生盐渍化程度与作物生长之间的关系，并在实验室模拟条件下研究了高碳氮比秸秆施用的固氮降盐效果。

通过大量实验，团队发现利用接种微生物的秸秆、米糠等含碳有机物料进行生态控盐的效果十分显著，不仅可以有效降低土壤硝酸盐含量和改良土壤酸性，还能有效利用土壤盐分，降低肥料使用量，进而经济高效、环境友好地解决设施菜地土壤“营养过剩”问题，促进对农田富余秸秆的回收与再利用，让“秸秆回田”变得更有价值。

　　推进建设“土壤医院”

2016年，土壤改良创新团队先后在苏南浦口区与张家港市、苏北宿城区与泗洪县同时进行设施茄果、小白菜土壤次生盐渍化消减效果的田间试验和验证。2017年，团队开始在江苏省南京、苏州、无锡、常州、南通、泰州、宿迁、盐城等市的部分乡镇继续验证相关技术，并开始规模化示范应用。

目前，团队研发的技术已获得了国家发明专利，并作为核心技术之一被江苏省农业技术推广总站列入全省“轮控改替”设施蔬菜绿色高效生产技术体系。该技术通过在十余个蔬菜示范基地推广实施，降盐增产效果十分明显，应用该技术能对土壤中硝酸盐浓度进行定量调控，使保护地设施使用年限普遍增加60%，大幅降低生产成本。

“全国大部分大棚瓜菜氮素肥料用量偏高，形成‘营养过剩’和次生盐渍化，还加剧了土壤结构破坏、多种养分供应失衡以及土壤酸化危害，解决设施土壤‘营养过剩’问题是一项长期性的艰苦工作。”钱晓晴介绍说，扬州大学的“土壤医院”也正在推进建设中，“医院”主要面向两类主体：地方农业技术推广部门和设施农业从业主体。

据悉，该“医院”将积极参与全国瓜菜绿色防控体系的建设与技术推广，重点承担土壤障碍快速诊断与精准治理方面的工作，为农民提供保护地土壤改良新技术，延长保护地设施使用年限，减少硝酸盐对周边水体的污染威胁和在农产品中的积累数量，提高食品的安全品质。